Tonyhih
Páginas: 5 (1094 palabras)
Publicado: 7 de junio de 2012
LABORATÓRIO DE TERMODINÂMICA APLICADA
Experiência N° 6.
Sistema de refrigeração por compressão de vapor: determinação do fluxo mássico de refrigerante por balanço energético no compressor.
Introdução
O ciclo de refrigeração por compressão de vapor é o mais utilizado em sistemas frigoríficos e pelas suas características e processos realizados é um dos mais importantes desde o ponto devista didático. O ciclo padrão esta composto por quatro elementos principais; evaporador, compressor, condensador e dispositivo de expansão. Os diagramas do ciclo padrão ideal e sua representação nos diagramas, Pressão-Entalpia e Temperatura-Entropia são apresentados nas figuras 1 e 2 e 3.
[pic]
Figura 1. Ciclo padrão ideal de refrigeração por compressão de vapor.
[pic]
Figura 2. DiagramaP-h, do ciclo de compressão a vapor padrão.
Figura 3. Diagrama T-s, do ciclo de compressão a vapor padrão.
O fluido de trabalho ou refrigerante é primeiro comprimido adiabaticamente no compressor (1-2) e logo condensado por liberação de calor a pressão constante no condensador (2-3). O refrigerante líquido é expandido isoentalpicamente (válvula de expansão) até a pressão do evaporador(3-4), no qual recebe calor a pressão constante (4-1). Durante os processos no condensador e o evaporador o refrigerante troca calor a alta temperatura (Tcd) e a baixa temperatura (Tev), respectivamente.
[pic]
Figura 4. Calorímetro.
Na bancada de ensaios do laboratório (veja Figura 4) o compressor se encontra no interior de uma caixa isolada que serve como calorímetro. Dentro docalorímetro existem além do compressor, um ventilador para homogeneizar a temperatura do ar e um trocador de calor encarregado de resfriar o interior. Conhecendo a potência elétrica consumida pelo compressor ([pic]) e o ventilador ([pic]), bem como a diferença de temperaturas entre a entrada e saída da água que circula pelo trocador ([pic]), o coeficiente global (UA) de troca de calor das paredes docalorímetro, a diferença de temperatura entre a parede interna e externa do calorímetro ([pic]) é possível conhecer o fluxo de massa de refrigerante que circula através do compressor. Aplicando a equação da Conservação de Energia, primeira lei da Termodinâmica, para volumes de controle no calorímetro (figura 3), tem-se:
[pic]
[pic]
Onde o subscrito (su) se refere à entrada e o subscrito (ex) para aspropriedades na saída.
O trabalho W, é composto pelas potências elétricas do compressor e ventilador. O calor [pic], é o calor cedido pelo calorímetro à atmosfera e os fluxos mássicos e entalpias correspondem ao refrigerante do sistema e a água que circula pelo trocador de calor no calorímetro. A potência elétrica pode ser medida mediante um Wattímetro, acoplando o medidor ao compressor e aoventilador. As propriedades da água de resfriamento são registradas por termopares e, as do refrigerante, usando o sistema de aquisição de dados para os pontos mostrados na Figura 7.
O calor perdido para o ambiente no calorímetro ([pic]) pode ser calculado usando a seguinte fórmula:
[pic]
Onde UA é o coeficiente global de troca de calor, que é igual a o inverso da resistência térmica totalentre o interior da caixa e o ambiente, e [pic] é a diferença de temperaturas ([pic]). Tal coeficiente (UA) foi determinado experimentalmente e possui um valor médio de 4,699 W/K.
Com as entalpias, calor perdido e potência elétrica conhecidas, e determinando o fluxo mássico de água no trocador por intermédio de uma balança e cronômetro, é possível calcular o fluxo mássico de refrigerante atravésda equação de balanço energético no calorímetro, mostrada acima.
Procedimento Experimental
- Verificar que as válvulas dos sensores de pressão se encontram totalmente fechadas.
- As válvulas que comunicam os pontos de entrada e saída dos transdutores diferenciais de pressão devem estar completamente abertas antes de ligar o compressor.
- Ligar o compressor principal.
- Abrir as...
Experiência N° 6.
Sistema de refrigeração por compressão de vapor: determinação do fluxo mássico de refrigerante por balanço energético no compressor.
Introdução
O ciclo de refrigeração por compressão de vapor é o mais utilizado em sistemas frigoríficos e pelas suas características e processos realizados é um dos mais importantes desde o ponto devista didático. O ciclo padrão esta composto por quatro elementos principais; evaporador, compressor, condensador e dispositivo de expansão. Os diagramas do ciclo padrão ideal e sua representação nos diagramas, Pressão-Entalpia e Temperatura-Entropia são apresentados nas figuras 1 e 2 e 3.
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Figura 1. Ciclo padrão ideal de refrigeração por compressão de vapor.
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Figura 2. DiagramaP-h, do ciclo de compressão a vapor padrão.
Figura 3. Diagrama T-s, do ciclo de compressão a vapor padrão.
O fluido de trabalho ou refrigerante é primeiro comprimido adiabaticamente no compressor (1-2) e logo condensado por liberação de calor a pressão constante no condensador (2-3). O refrigerante líquido é expandido isoentalpicamente (válvula de expansão) até a pressão do evaporador(3-4), no qual recebe calor a pressão constante (4-1). Durante os processos no condensador e o evaporador o refrigerante troca calor a alta temperatura (Tcd) e a baixa temperatura (Tev), respectivamente.
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Figura 4. Calorímetro.
Na bancada de ensaios do laboratório (veja Figura 4) o compressor se encontra no interior de uma caixa isolada que serve como calorímetro. Dentro docalorímetro existem além do compressor, um ventilador para homogeneizar a temperatura do ar e um trocador de calor encarregado de resfriar o interior. Conhecendo a potência elétrica consumida pelo compressor ([pic]) e o ventilador ([pic]), bem como a diferença de temperaturas entre a entrada e saída da água que circula pelo trocador ([pic]), o coeficiente global (UA) de troca de calor das paredes docalorímetro, a diferença de temperatura entre a parede interna e externa do calorímetro ([pic]) é possível conhecer o fluxo de massa de refrigerante que circula através do compressor. Aplicando a equação da Conservação de Energia, primeira lei da Termodinâmica, para volumes de controle no calorímetro (figura 3), tem-se:
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Onde o subscrito (su) se refere à entrada e o subscrito (ex) para aspropriedades na saída.
O trabalho W, é composto pelas potências elétricas do compressor e ventilador. O calor [pic], é o calor cedido pelo calorímetro à atmosfera e os fluxos mássicos e entalpias correspondem ao refrigerante do sistema e a água que circula pelo trocador de calor no calorímetro. A potência elétrica pode ser medida mediante um Wattímetro, acoplando o medidor ao compressor e aoventilador. As propriedades da água de resfriamento são registradas por termopares e, as do refrigerante, usando o sistema de aquisição de dados para os pontos mostrados na Figura 7.
O calor perdido para o ambiente no calorímetro ([pic]) pode ser calculado usando a seguinte fórmula:
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Onde UA é o coeficiente global de troca de calor, que é igual a o inverso da resistência térmica totalentre o interior da caixa e o ambiente, e [pic] é a diferença de temperaturas ([pic]). Tal coeficiente (UA) foi determinado experimentalmente e possui um valor médio de 4,699 W/K.
Com as entalpias, calor perdido e potência elétrica conhecidas, e determinando o fluxo mássico de água no trocador por intermédio de uma balança e cronômetro, é possível calcular o fluxo mássico de refrigerante atravésda equação de balanço energético no calorímetro, mostrada acima.
Procedimento Experimental
- Verificar que as válvulas dos sensores de pressão se encontram totalmente fechadas.
- As válvulas que comunicam os pontos de entrada e saída dos transdutores diferenciais de pressão devem estar completamente abertas antes de ligar o compressor.
- Ligar o compressor principal.
- Abrir as...
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